(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプレートのウェル群内に位置するバイオセンサ群とインターロゲーションする方法であって、
ホルダ上に前記マイクロプレートを配置するステップと、
前記マイクロプレート内の前記バイオセンサ群の１行に亘って光ビームを走査して前記マイクロプレートの第１の位置を判定し、インターロゲーション測定値の第１のセットを取得する走査ステップと、
前記マイクロプレートを前記ホルダから除去するステップと、
前記マイクロプレートを前記ホルダに再挿入するステップと、
前記マイクロプレート内の前記バイオセンサ群の当該１行に亘って光ビームを再走査して前記マイクロプレートの第２の位置を判定する再走査ステップと、
前記マイクロプレートの前記第１と第２の位置とを比較することによって前記マイクロプレートの位置変位を判定するステップと、
前記マイクロプレートの前記位置変位を考慮して走査軌跡を計算する計算ステップと、
当該計算された走査軌跡を使用して前記マイクロプレート内の前記バイオセンサの当該１行に亘って光ビームを再走査してインターロゲーション測定値の第２のセットを取得する再走査ステップと、
前記インターロゲーション測定値の第１のセットと前記インターロゲーション測定値の第２のセットとを比較して、前記マイクロプレート内の１またはそれ以上のバイオセンサにおいて生体基質が存在するか否かまたは生物学的事象が生起しているか否かを判定する比較ステップと、を含み、
前記マイクロプレートの位置変位を判定するステップは、
前記マイクロプレートの前記第１と第２の位置を用いて、
前記マイクロプレートの全体のｘ変位（Δｘ）値と、
前記マイクロプレートの全体のｙ変位（Δｙ）値と、
前記マイクロプレートの回転（Δθ）値と、を得て前記マイクロプレートの位置変位を判定することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、前記走査ステップが２つの個別の走査ステップにおいて実行され、一方の走査ステップが実行されて前記マイクロプレートの前記第１の位置が判定され、他方の走査ステップが実行されて前記インターロゲーション測定値の第１のセットが取得されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、前記走査ステップ、前記再走査ステップ群及び前記比較ステップが、前記マイクロプレート内の前記バイオセンサ群の各１行に対して実行されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、前記マイクロプレートの位置変位を判定するステップが、移動ステージに関連した前記マイクロプレートまたは位置エンコーダの熱的に発生した寸法変化（Δφ）値または他の寸法膨張もしくは収縮値を計算するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、米国仮特許出願第６０／８４４，７３６号（発明名称「Active Microplate Position Correction for Biosensors」、出願日２００６年９月１５日）の利益を主張したものであり、当該出願の開示内容は、参照することにより本明細書に含まれている。
【０００２】
本願は以下の特許出願に関連している：
１．米国特許出願第１１／０５８，１５５号（発明名称「Single Mode (SM) Fiber Optical Reader System and Method for Interrogating Resonant Waveguide-Grating Sensor(s) 」、出願日２００５年２月１４日、公開番号第ＵＳ−２００６−０１８０７５０  Ａ１号、公開日２００６年８月１７日）
２．米国特許出願第１１／０２７，５４７号（発明名称「Spatially Scanned Optical Reader System and Method for Using Same」、出願日２００４年１２月２９日、公開番号第ＵＳ−２００６−０１４１６１１  Ａ１号、公開日２００６年６月２９日）
３．米国特許出願第１１／２１０，９２０号（発明名称「Optical Reader System and Method for Monitoring and Correcting Lateral and Angular Misalignments of Label Independent Biosensors」、出願日２００５年８月２３日、公開番号第ＵＳ−２００６−０１３９６４１  Ａ１号、公開日２００６年６月２９日）
４．米国特許出願第６０／７８１，３９７号（発明名称「Optimized Method for LID Biosensor Resonance Detection」、出願日２００６年３月１０日）
これら４つの引用文献の内容は参照することで本願に含まれている。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、ラベル非依存検出（ＬＩＤ）マイクロプレートの位置的ミスアラインメントの検出及び補正のための光学インターロゲーションシステム及び方法であって、これらによって、ＬＩＤマイクロプレートは、それがマイクロプレートホルダ／ＸＹ変換ステージから除去されてそこに再挿入された後も適切にインターロゲーションされ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近の大きな課題は、ＬＩＤマイクロプレートがマイクロプレートホルダ／ＸＹ並進移動ステージから除去されてそこに再挿入された後も、それと適切にインターロゲーション（interrogation）可能な光学インターロゲーションシステムをデザインすることである。特に、再配置されたＬＩＤマイクロプレートの位置的なミスアラインメントを考慮に入れ得ることで、当該再配置されたＬＩＤマイクロプレートのウェル内に位置するバイオセンサ群と適切にインターロゲーションし得る光学インターロゲーションシステムが必要とされている。この要求及びその他の要求は、本発明の光学インターロゲーションシステム及び方法によって満足される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ＬＩＤマイクロプレートの位置的ミスアラインメントの検出及び補正が可能な光学インターロゲーションシステム及び方法であって、それによって、ＬＩＤマイクロプレートは、それがマイクロプレートホルダ／ＸＹ並進移動ステージから除去されてそこに再挿入された後も適切にインターロゲーションされ得る。１つの実施例において、方法は以下のステップを含む：（ａ）ホルダ上にマイクロプレートを配するステップ；（ｂ）当該マイクロプレート内のバイオセンサ群の行に亘って光ビームを走査して当該マイクロプレートの第１の位置を判定し、インターロゲーション波長／角度測定値の第１のセットを取得するステップ（注記：必要があれば、このステップは２つの別個の走査ステップにおいて実行され得る）；（ｃ）当該マイクロプレートを当該ホルダから除去するステップ；（ｄ）当該マイクロプレートを当該ホルダに再挿入するステップ；（ｅ）当該マイクロプレート内の当該バイオセンサ群の行に亘って光ビームを再走査して当該マイクロプレートの第２の位置を判定するステップ；（ｆ）当該マイクロプレートの当該第１及び第２の位置を比較することによって当該マイクロプレートの位置変位（deviation）を判定するステップ；（ｇ）走査軌跡を計算して当該マイクロプレートの当該位置変位を考慮するステップ；（ｈ）当該計算された走査軌跡を使用して当該マイクロプレート内の当該バイオセンサ群の行に亘って光ビームを再走査してインターロゲーション波長／角度測定値の第２のセットを取得するステップ；及び（ｉ）当該インターロゲーション波長／角度測定値の第１のセットと当該インターロゲーション波長／角度測定値の第２のセットとを比較して当該マイクロプレート内の１またはそれ以上のバイオセンサにおいて生体基質が存在するか否かまたは生物学的事象が生起しているか否かを判定するステップ。この方法を実施可能な光学インターロゲーションシステムは、本明細書に記載されている。
【０００６】
他の実施例において、方法は以下のステップを含む：（ａ）ホルダ上にマイクロプレートを配するステップ；（ｂ）当該マイクロプレート内の基準マーク群／参照センサ群の行に亘って光ビームを走査して当該マイクロプレートの第１の位置を判定するステップ；（ｃ）当該マイクロプレート内のバイオセンサ群の行に亘って光ビームを走査してインターロゲーション波長／角度測定値の第１のセットを取得するステップ；（ｄ）当該マイクロプレートを当該ホルダから除去するステップ；（ｅ）当該マイクロプレートを当該ホルダに再挿入するステップ；（ｆ）当該マイクロプレート内の当該基準マーク／参照センサの行に亘って光ビームを再走査して当該マイクロプレートの第２の位置を判定するステップ；（ｇ）当該マイクロプレートの当該第１及び第２の位置を比較することによって当該マイクロプレートの位置変位を判定するステップ；（ｈ）当該マイクロプレートの当該位置変位を考慮すべく走査軌跡を計算するステップ；（ｉ）当該計算された走査軌跡を使用して当該マイクロプレート内の当該バイオセンサ群の行に亘って光ビームを再走査してインターロゲーション波長／角度測定値の第２のセットを取得するステップ；（ｊ）当該インターロゲーション波長／角度測定値の第１のセットと当該インターロゲーション波長／角度測定値の第２のセットとを比較して当該マイクロプレート内の１またはそれ以上のバイオセンサにおいて生体基質が存在するか否かまたは生物学的事象が生起しているか否かを判定するステップ。この方法を実施可能な光学インターロゲーションシステムは、本明細書に記載されている。
【０００７】
本発明のさらに完全な理解は、添付する図とともに後述する詳細な説明を参照することで得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１７】図１７は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図１９】図１９は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２０】図２０は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２１】図２１は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２２】図２２は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２３】図２３は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２４】図２４は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２５】図２５は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２６】図２６は、本発明の第１の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２７】図２７は、本発明の第２の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２８】図２８は、本発明の第２の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【図２９】図２９は、本発明の第３の実施例に従ったインターロゲーションシステム及びインターロゲーション方法を説明するために使用される図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、フローチャートが、本発明の第１の実施例に従ったマイクロプレートのウェル群内に位置するバイオセンサ群をインターロゲーションする方法１００のステップを示している。方法１００は、以下のステップを含む：（ａ）ホルダ上に当該マイクロプレートを配するステップ（ステップ１０２）；（ｂ）当該マイクロプレート内のバイオセンサ群の行に亘って光ビームを走査して当該マイクロプレートの第１の位置を判定し、インターロゲーション波長／角度測定値の第１のセットを取得するステップ（ステップ１０４）（注記：必要があれば、このステップは２つの別個の走査ステップにおいて実行され得る）；（ｃ）当該マイクロプレートを当該ホルダから除去するステップ（ステップ１０６）；（ｄ）当該マイクロプレートを当該ホルダに再挿入するステップ（ステップ１０８）；（ｅ）当該マイクロプレート内の当該バイオセンサ群の行に亘って光ビームを再走査して当該マイクロプレートの第２の位置を判定するステップ（ステップ１１０）；（ｆ）当該マイクロプレートの当該第１及び第２の位置を比較することによって当該マイクロプレートの位置変位を判定するステップ（ステップ１１２）；（ｇ）走査軌跡を計算して当該マイクロプレートの当該位置変位を考慮するステップ（ステップ１１４）；（ｈ）当該計算された走査軌跡を使用して当該マイクロプレート内の当該バイオセンサ群の行に亘って光ビームを再走査してインターロゲーション波長／角度測定値の第２のセットを取得するステップ（ステップ１１６）；及び（ｉ）当該インターロゲーション波長／角度測定値の第１のセットと当該インターロゲーション波長／角度測定値の第２のセットとを比較して１あるいはそれ以上の当該マイクロプレート内の当該バイオセンサにおいて生体基質が存在するか否かまたは生物学的事象が生起しているか否かを判定するステップ（ステップ１１８）（注記：これらの結果は保存されるか、出力されるかまたは人間のオペレータに対して表示される）。方法１００に関連するステップの各々に関する詳細な議論は、本発明の１つの実施例に従った方法１００のステップを実施可能な例示のインターロゲーションシステム２００に関する概略的な議論の後に提供される。
【００１０】
図２を参照すると、例示のインターロゲーションシステム２００の概略図が示されていて、インターロゲーションシステム２００は、本発明の第１の実施例に従った上述の方法１００を使用して、ホルダ２０８（ＸＹ並進移動ステージ２０８）上に配されたバイオセンサ群２０２をインターロゲーションすることが可能である（注記：以下の議論においては、３８４ウェルのマイクロプレート２０６が使用される）。光学インターロゲーションシステム２００は、光源２１０（スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）２１０）を含み、当該光源２１０は、ピグテール（pigtail）でありかつ偏光変換器２１４に接続されている可変光学減衰器（ＶＯＡ）２１２に接続されているファイバである。偏光変換器２１４は、１×１６スプリッタ２１６によって１６本の個別の光ファイバ２１８に分割される光ビームを出力する。１６個のチャンネルを有する１×２スプリッタアレイ２２０は、光ファイバ２１８（例えば、シングルモードファイバ２１８）の各々と１６個のファイバマイクロレンズ２２２の１つとを接続する（図３参照）。（シングルモードファイバ３０１を有する）ファイバマイクロレンズ２２２の各々は、移動するバイオセンサ２０２（または静止しているバイオセンサ２０２）へ光ビーム２２４を供給し、反射光ビーム２２６を受信する。反射光ビーム２２６は、１×２スプリッタアレイ２２０を通過して、１６個のスペクトルメータ２２８の１つによって検出される。スペクトルメータ２２８（光検出システム２２８）の各々は、反射光ビーム２２６における未処理のスペクトルデータ（インターロゲーション測定値群）を収集し、この未処理のスペクトルデータは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２３０によって読み取られる。ＰＣ２３０は、この未処理のスペクトルデータ／インターロゲーション測定値群を、ホルダ２０８（ＸＹ並進移動ステージ２０８）の位置の関数として記録する。さらに、ＰＣ２３０は、ステップ１０４、１１０及び１１６の間に取得された未処理のスペクトルデータ（インターロゲーション波長／角度測定値群）を解析し、再配置されたマイクロプレート２０６の位置的ミスアラインメントを検出して考慮し、本発明の第１の実施例に従ってバイオセンサ群２０２をインターロゲーションする。
【００１１】
この例示の波長光学インターロゲーションシステム２００において、バイオセンサ群２０２を照光するために広帯域スペクトル光源２１０が使用され、反射光ビーム２２６の共鳴スペクトル量（resonance spectral content）を解析するためにＰＣ２３０が使用される（注記：必要ならば、方法１００を実施するために角度光学インターロゲーションシステムが使用され得る。）。図２−４において示されているように、マイクロプレート２０６は、１６個のファイバマイクロレンズ２２２を保持する固定された光学ヘッド３０２を横切って移動させられ、ファイバマイクロレンズ２２２の各々は、マイクロプレート２０６上の１つの行内のバイオセンサ群２０２をインターロゲーションする１つの光ビーム２２４を照射する（注記：光学ヘッド３０２及び１つのマイクロレンズ２２２は、図３内に示されている）。精密なＸ／Ｙ並進移動ステージ２０８は、マイクロプレート２０６を移動するために使用される（図２を参照）。典型的な３８４ウェル形式のマイクロプレート２０６は、約３インチの幅でありかつ約５インチの長さである。従って、マイクロプレート全体を測定するために、Ｘ／Ｙ並進移動ステージ２０８は、マイクロプレート２０６のｘ方向に沿った距離において１２５ｍｍまで移動し得るが、通常は、１６個のレンズ２２２がｙ方向に沿って直線的に配されている故に、ｙ方向においては４．５ミリ未満しか移動し得ない。この例において、Ｘ／Ｙ並進移動ステージ２０８は、２００ｎｍの移動毎に対してパルスを提供する光学エンコーダを含む。ＰＣ２３０は、これらのパルスを追跡して記録し、それによって、マイクロプレート２０６を保持するＸ／Ｙ並進移動ステージの完全な位置が、マイクロプレート２０６内のバイオセンサ群２０２のインターロゲーション中に常に把握される。残念ながら、マイクロプレート２０６は、プレートの除去／再挿入事象、ハンドリングステップ群の間のマイクロプレート２０６の物理的変化、熱膨張等の故に、Ｘ／Ｙ並進移動ステージ２０８のマウント内部で動き得、この動きは、マイクロプレート２０６内部のバイオセンサ群２０２のインターロゲーションに不利に影響し得る。この特定の問題は、本発明によって解決される。
【００１２】
図５は、位置に応じた反射光ビーム２２６の共鳴波長の典型的な形状を示しており、これは、単一の３ｍｍ長のバイオセンサ２０２を横切る一方向において光ビーム２２４が走査された際に得られたものである。共鳴波長の低及び高空間周波数変調は、バイオセンサの２０２の非均一性（例えば、導波路の厚さの局所変化）によって生成される。バイオセンサ群２０２がｙまたはｘ方向に並進移動される際に、反射光２２６においてバイオセンサ群２０２上のこれらの非均一性による影響を評価するためのテストが実施された（図６−８の結果参照）。図６は、マイクロプレートが、最初にｙ方向において０．５ミクロンステップで０−１０ミクロン移動させられ、その後ｘ方向において０．５ミクロンステップで０−１０ミクロン移動させられた際の、１６個のバイオセンサ２０２に対して測定された波長を示している。バイオセンサ２０２の各々が、変位に対して全く異なった感度を有することが観測されている。位置における所定の変化に対する波長の正確な感度（ｄｘ／ｄλまたはｄｙ／ｄλ）は、バイオセンサ２０２の各々における局所的なコーティング形状によって判定される。この局所的な形状は、バイオセンサ２０２自体を形成するために使用される光学コーティングによって、無機／有機化学層インタフェースを形成するために使用される表面化学層から、または、固定されたプロテイン群、抗体群、細胞群もしくは他の化学的、生化学的な種類のものによって影響を受け得る。従って、非常に均質な光学バイオセンサ群２０２を形成する製造プロセスが使用されたとしても、化学的付着を検出するためにバイオセンサ２０２を変化させるように形成されるさらなる表面の変異が、反射波長において非常に不均一となる表面を生起する。結果として、バイオセンサ群２０２が、マイクロプレート２０６内の他のバイオセンサ２０２群に対して少々ランダムな形状及び少々ランダムな並進移動感度を有し得ることが観測された。図７は、ｙ方向において並進移動されたマイクロプレート２０６内に配された３８４個のバイオセンサの並進移動感度の統計分布を示しているヒストグラムである。マイクロプレート２０６が完全に均質なバイオセンサ群２０２を有していた場合、このヒストグラムは、マイクロプレート２０６の位置シフトによって発生した波長シフトアーチファクト（artifact）（技術的原因による不自然な結果）を除去するためにいくつかの形式の参照が使用され得るように、単一の大きなピークを有するだろう。しかし、このヒストグラムは、バイオセンサ２０２が変化する位置感度を示したことを示している。これらの変化する位置感度は、標準偏差を使用することによって特徴づけられ得る分布を有する。この実験において、位置感度の標準偏差は、０．６ｐｍ／μｍであり、これは、位置的に生起した波長シフトによって取り込まれたノイズを０．１ｐｍにコントロールしたいのならば（これは小さな分子のアッセイに対して適当であり得る）、マイクロプレート２０６の位置が、１７０ｎｍ未満の範囲内でコントロールされることが必要とされることを意味する。この特定の範囲は、本発明によって可能である。
【００１３】
図８を参照すると、このグラフは、バイオセンサ群２０２の１つを横切って光ビーム２２４が走査された際の反射光ビーム２２６のパワー対位置を表していて、その様なものとしてこの情報が使用されて、バイオセンサ２０２のエッジ（群）を探索することが可能となり、それらがマイクロプレート２０６の位置を決定することが可能となり得る（ステップ１０４及び１１０）（同一出願人による米国特許出願第１１／２１０，９２０号参照）。バイオセンサ２０２がＸ及びＹ方向の両方において走査される場合、またはバイオセンサ２０２が図２５において示されている回折格子内に形成される角度のあるエッジ２５０２もしくは角度のある非応答ライン２５０４を有する場合に、バイオセンサ２０２のＸＹ位置が判定され得る（注記：反射光ビーム２２６に関連するデータの取得は、ＸＹ並進移動ステージ２０８上のエンコーダと同期化されていることを注意する）。
【００１４】
同一出願人による米国特許出願第１１／２１０，９２０号に記載されているように、ＰＣ２３０は、例えばセントロイド法、導関数法、曲線適合法、自己相関法及びエッジクロッシング（edge crossing）法を含む様々なエッジ検出アルゴリズムを使用して、マイクロプレート２０６の位置を判定し得る。しかし、これらの全てのエッジ検出法に関する１つの問題は、スペクトルメータ２２８上のサンプリング間隔（ピクセルサイズ）が大きすぎる場合に、ピクセレーションが生起する非直線性が測定値の正確性を摂動させ得ることである。ピクセレーション生起する非直線性のこの不利な効果は、図９に示されたモデルにおいて示され、マイクロプレート２０６内のさまざまなバイオセンサ群２０２に関して得られた実験データは、図１０において表わされている（注記：このモデルは、９６μｍ毎に空間サンプルが生成されている場合のセンサエッジ位置の評価エラーを示している）。理解されるように、有限の空間ピクセル（サンプル）サイズは、ピクセルサイズと同一の周期による評価における周期エラーを生起する。このエラーの正確な大きさは、センサエッジに対するピクセルエッジの正確な位置すなわち位相に依存する。９６μｍのピクセルサイズが使用されて図９及び図１０に示されているデータが取得されると、格子位置エラーの大きさは、約＋／−８μｍであり、これは１７０ｎｍ未満の再配置目標の達成には大きすぎる。しかし、このエラーの増幅は、スペクトルメータ２１８のピクセルサイズを減少させることによって減少させられ得る（同一出願人の米国特許出願第６０／７８１，３９７号を参照）。これは、上述した走査ビーム光学システム２００において容易に完遂され得る。図１１は、空間ピクセルサイズが１２μｍまで減少させられた場合のモデル化結果を示している（図９−１０と比較されたい）。図１２Ａは及び１２Ｂは、この減少させられた空間ピクセルサイズモデルの実験的確認を示していて、このデータは、１２μｍの空間ピクセルを使用して得られ、結果のエッジ位置エラーは、既知であるｘ及びｙ軸に沿っての−１０ミクロンから＋１０ミクロンまでのマイクロプレート変位に依存した（注記：この減少した空間サイズの技術は、ステップ１０４、１１０及び１１６を実施する際に使用され得る）。１２μｍへのピクセルサイズの減少の結果として、格子位置エラーは、−８０よりも大きく＋８０ｎｍ未満の間に減少させられ、このことは、当該システムが１７０ｎｍまでのプレート再配置目標に達し得る様に、測定値が十分に正確となることを許容する。
【００１５】
マイクロプレート２０６が光ビーム２２４と相関関係にある場合の評価のため、位置の「事前」測定を含むためにマイクロプレート２０６が最初に走査され、バイオセンサ群２０２の見かけの格子位置が測定される。その後、マイクロプレート２０６は、再走査されて、バイオセンサ群２０２上の回折格子の特定の空間領域が集約（integration）されすなわち平均化されて、各々のバイオセンサ２０２（図４参照）に対する波長測定値（または角度測定値）を含むインターロゲーション測定値の第１のセットが生成される（注記：必要ならば、これら２つの走査ステップは、方法１００のステップ１０４において議論されたような単一走査動作において実行され得る）。その後、マイクロプレート２０６は、ＸＹ並進移動ステージ２０８から除去されてそこに再挿入される（ステップ１０６及び１０８）。ここにおいて、マイクロプレート２０６が再度走査されてバイオセンサ群２０２の位置が測定され、「事後」の位置データのセットが生成される（ステップ１１０）。その後、「事前」及び「事後」の位置データが比較され、位置変位が計算される（ステップ１１２）。マイクロプレート２０６が、剛体として振舞うとみなされる場合、その位置における変化は、図１３に示されたように、ｘ方向における全体的な（global）変位Δｘ、ｙ方向における全体的な変位Δｙ及び回転Δθによって特徴づけられ得る。位置変位は、マイクロプレート２０６を横切る新しい走査パス（すなわち軌跡）を計算するために使用される（ステップ１１４）。従って、インターロゲーション測定値の第１のセットを生成するためにインターロゲーションされたバイオセンサ群２０２上の回折格子群のオリジナルの空間領域が、この新しいインターロゲーション測定値のセットを生成する（ステップ１１６）ために再度使用されることが保証されつつ、この新しい走査軌跡が、走査を行ってバイオセンサ２０２に関するインターロゲーション測定値の第２のセットを記録するために使用される。詳細な議論は、どのように位置変位情報が使用されてマイクロプレート２０６を横切る新しい走査パスが計算される（すなわち軌跡補正）（ステップ１１４）のかについての説明の次に提供される。
【００１６】
一度、マイクロプレート２０６に関する位置変位データが測定されると、「最後の」走査ステップの実行の前に新しい走査軌跡（すなわち走査補正）が計算されてマイクロプレート２０６上のバイオセンサ群２０２とインターロゲーションが行われる（ステップ１１２、１１４及び１１６）。固定されたマイクロプレート２０６及び走査される一連の光ビーム２２４に対してまたは走査されるマイクロプレート２０６及び一連の固定された光ビーム２２４対して直線軌跡が使用されて、各々の光ビームがバイオセンサ２０２の行の各々に亘って移動する様な新しい走査パスが画定される。図１４を参照すると、この直線走査軌跡を画定するために、走査開始点（Ｘstart，Ｙstart）及び走査終了点（Ｘstop，Ｙstop）が特定される必要がある。全ての光ビーム２２４が（図３及び図４に示されているように）共に堅固に固定されている故に、任意の１のビーム２２４に対する走査開始点及び走査終了点が、１６本の全てのビームに関する軌跡を効率的に画定する。図１４に示されているこの場合において、列Ａ光学ビーム２２４の軌跡が使用されてマイクロプレート２０６を横切るビームの動きが示され、他の１５本のビーム２２４は、平行であるが行（ｙ）方向において約４．５ｍｍの倍数によってオフセットしている軌跡を移動する。一度、新しい直線走査軌跡が画定されると、光ビーム２２４は、インターロゲーションステップ１０４及び１１６の各々の間に各々のバイオセンサ２０２の同一の部分を横切るであろう。このような新しい走査軌跡は、図１５に示されている。この新しい走査軌跡が、本発明に従って如何にして計算され得るかの例は、次で議論される。
【００１７】
直線走査軌跡を見つけるために使用され得る例示の技術は、バイオセンサＡ１の位置（ＸA1，ＹA1）の場所及びバイオセンサＡ２４の位置（ＸA24，ＹA24）の場所を測定するためのものであり、これらの点を走査開始点（Ｘstart，Ｙstart）及び走査終了点（Ｘstop，Ｙstop）として使用するためのものである。しかし、実際は、ある間隔によってバイオセンサＡ１及びＡ２４をオーバースキャンして、バイオセンサＡ１及びＡ２４の全体の表面が測定されることを保証しかつ走査ステップ１１６に使用される移動ステージの所望の加速／減速が満足されることが保証されることが望ましい。この技術は、図１４（これは摂動させられていないマイクロプレート２０６を示す）及び図１５（これは摂動させられたマイクロプレート２０６を示す）に示されている。
【００１８】
直線走査軌跡を判定する場合に好ましい方策は、バイオセンサ／格子の絶対位置の代わりにバイオセンサ／格子の変位（Δｘij，Δｙij）を使用してマイクロプレート２０６の位置を評価することである。ここで、（ｉ，ｊ）は、ウェルの（行、列）指標を示す。絶対位置よりむしろ変位を使用する理由は、レンズ２２２の各々の行が固有のポインティングエラーまたはミスアラインメントを有し得ることにある。すなわち、レンズ２２２の各々の光学及び機械軸が、好ましくアラインメントされない可能性もあり得、よって、光ビーム２２４の各々がバイオセンサ群２０２の正確なピッチによって他から分離されないことも有り得る。しかし、このポインティングエラーは、時間において一定であろう（図２参照）。このポインティングエラーの影響及び計算においてこれを考慮することの難しさは、絶対位置よりもむしろ変位を使用することによって除去され得る。マイクロプレート２０６の剛体並進移動及び回転に対して、バイオセンサ２０２の各々の位置における変化は、マイクロプレート２０６の全体的な並進移動変位及び回転変位として以下の様に記述することができる（方程式１及び２）。
【００１９】
【数１】
0005399250.tif 000002
【００２０】
【数２】
0005399250.tif 000003
【００２１】
図１３で示されているように、Δｘ及びΔｙは、マイクロプレート２０６が経た全体的なｘ及びｙ変異であり、Δθは、マイクロプレート２０６の回転角である。ここで、ｘij及びｙijは、バイオセンサ／格子Ａ１に対する所定のバイオセンサ／格子２０２の絶対的なｘまたはｙ位置を表す。従って、バイオセンサ／格子２０２の各々の変位は、純粋な並進移動成分（Δｘ及びΔｙ）及び純粋な回転成分（Δθ＊ｘij及びΔθ＊ｙij）から生じる。従って、方程式１及び２を理解できれば、Δｘij及びΔｙijの値を実験的に測定した場合（ステップ１０４及び１１０）に、２つの方程式が解かれて、マイクロプレート２０６の全体の（global）ｘ変位（＜Δｘ＞）、マイクロプレート２０６の全体のｙ変位及びマイクロプレート２０６の全体の回転（＜Δθ＞）が得られる。
【００２２】
以下の手順は、方程式１及び２の１つの可能な解法をさらに詳しく説明している。マイクロプレートが剛体として動き、僅かな回転しかしない場合、同一の行内の全てのウェルは、同一のｘシフトを有するはずであり、ｘシフトの任意の変化は、単に測定ノイズから発生するはずである。従って、マイクロプレート２０６上の全てのバイオセンサ２０２の（Δｘij，Δｙij）を取得した後に、全体のｘシフト＜Δｘ＞及びプレート回転Δθは、直線に近似され以下の様に計算される（方程式３）。
【００２３】
【数３】
0005399250.tif 000004
【００２４】
ここで、＜Δｘ＞iは、この特定の行内の２４個のバイオセンサ２０２全ての共通（すなわち平均）のｘシフトを示している。理解されるように、方程式３は、バイオセンサ群２０２の行の各々が、プレート回転Δθの行依存コンポーネントを含む項によって発生する僅かに異なったｘ変位を有するであろうことを示している。バイオセンサ２０２の各々の個々のｘシフトを使用したマイクロプレート２０６の全体のｘシフト及びプレート回転Δθの計算は、図１６にグラフとして示されている。この直線のオフセットは、全体的なｘシフト＜Δｘ＞である。そして、この直線の傾き（プロットにおいて１／傾き）はプレート回転Δθである。
【００２５】
同様に、全体的なｙシフト＜Δｙ＞は、直線に近似されて以下の様に計算される（方程式４）。
【００２６】
【数４】
0005399250.tif 000005
【００２７】
ここで、＜Δｙ＞jは、この特定の列内の２４個のバイオセンサ２０２全ての共通（すなわち平均）のｘシフトを示している。バイオセンサ２０２の各々の個々のｙシフトを使用したマイクロプレート２０６の全体のｙシフトの計算は、図１７にグラフとして示されている。理解されるように、方程式４は、バイオセンサ２０２の列の各々が、全体シフト＜Δｙ＞及びプレート回転Δθの列依存成分によって発生する僅かに異なったｙ変位を有するであろうことを示している。この直線のオフセットは、全体のｙシフト＜Δｙ＞である。最終的に、マイクロプレート２０６の回転は、ｘシフトデータまたはｙシフトへの直線近似から傾きΔθを得ることによって計算され得る。
【００２８】
上述の解析は、光ビーム２２４の各々が、２つの走査ステップ１０４及び１１６中に、バイオセンサ群２０２上の同一の物理領域を横切ることを保証する。しかし、マイクロプレート２０６が回転する場合、新しい走査軌跡を使用することにおける追加的な複雑さが発生する。この状況において、時間（または位置、または位相遅延）が、光チャンネル群においてバイオセンサ群２０２の各々の行に対して発生し、それは、あるチャンネル／行と他のチャンネル／行とで変化する。図１８は、マイクロプレート２０６上の異なった行のバイオセンサ群２０２の間の位相遅延（δ）を示している。理解されるように、レンズＡ及びレンズＰがそれらの行の各々上でバイオセンサ群２０２の中心を横切ったとしても、それら個別のバイオセンサ群２０２の最初の「観測（see）」の各々の間に時間または距離における物理的遅延が存在する。物理的走査距離におけるこの時間遅延（δ）の量は、Ｌｓｉｎθと同一であり、ここにおいてθは回転角または傾きであり、方程式１−４において計算される。
【００２９】
プレート回転が生起する位相遅延がバイオセンサ２０２（または基準エッジ）の見かけの位置に及ぼす影響は、図１９にグラフで表わされている。理解されるように、位相遅延が存在すると、バイオセンサ群／格子群２０２は、所定の光ビーム２０２に対して見かけ位置において走査方向に沿ってシフトしたように見え、光学チャンネルは、必ずしも回転したマイクロプレート２０６内のバイオセンサ群２０２の所望の領域を集約し得ない。走査のピクセルサイズが、補償したい正確性（例えば、上述された１７０ｎｍ未満）と比較して大きくあり得る（例えば、上述された１２μｍ）故に、データが取得された後にインターロゲーション領域をデジタルに調整して遅延を比較することは、非常に非精密であり得る（従って、１２μｍのピクセルは、所望の１７０ｎｍ未満の精度と比較して粗い）。この問題が解決され得る１つの態様は、ＸＹ並進移動マウント２０８がマイクロプレート２０６の回転を調整可能なアクチュエータを有する場合に、如何にしてこのアクチュエータを駆動してマイクロプレート２０６の角度を補正するかを判定するために上述において計算された回転が使用され得る態様である。しかし、回転アクチュエータが使用されない場合、マイクロプレート２０６の回転によって発生した位相遅延を補償するために使用される他の方法が必要とされる。例えば、１つの方法は、個別のスペクトルメータ２２８の各々がトリガされてその各々の走査データを取得すべき時に関する正確な時間または位置遅延を導入することを含み得る（図２参照）。移動ステージのための光学エンコーダが、非常に精密な（１７０ｎｍ未満の位置要求よりもさらに良好な）位置トリガを可能とする故に、このような遅延を十分な精度にすることが可能である。マイクロプレート２０６上のバイオセンサ群２０２の個々の行の各々に関する時間または位置遅延を計算するために、以下（方程式５）を使用することが可能である。
【００３０】
【数５】
0005399250.tif 000006
（注記：この方程式は、方程式３において上述で使用されたｘシフトの行依存成分から導き出される）。
【００３１】
マイクロプレート位置変位を判定する際に考慮され得る追加的考慮事項は、マイクロプレート自体またはＸＹ並進移動ステージ２０８において使用される位置エンコーダに熱的または他の環境変化が生じて膨張または収縮が起き、マイクロプレート２０６上のバイオセンサ群２０２の間の見かけの距離すなわちセンサピッチが変化し得ることである（注記：マイクロプレート２０６の膨張または伸縮を生起し得る他の要因は、例えば、マイクロプレートがプラスチックの底部プレートを有している場合に、マイクロプレートを膨張させ得る水分吸収を含む）。特に、ＸＹ並進移動ステージ２０８が、ある測定に対して低温で、他の測定に対して高温である場合またはその逆の場合に熱的変化が起こり得る。同様に、マイクロプレート２０６自体が熱的に膨張または収縮し得、それによって測定においてエラーが生成され得る。いずれにせよ、正確な走査軌跡が計算されて実施されたとしても、バイオセンサ２０２の各々に対する集約領域は、この熱的膨張効果によって僅かに変化させられるだろう。理想的には、マイクロプレート２０６が剛体として振舞う場合には、行内の全てのバイオセンサ２０２のｘシフトが、２つの測定の間で同一であるべきである。しかし、２つの測定の間に生起するピッチ変化が存在する場合、バイオセンサ２０２のｘシフトにおいて列依存変化が観測されるであろう。従って、方程式１を以下の様に変形すべきである。
【００３２】
【数６】
0005399250.tif 000007
【００３３】
図４に示されているような１６本の光ビーム２２４の直線アレイを有する本明細書に記載されている特定のインターロゲーションシステムに関し、光ビーム２２４の各々が、プレート測定に関してｘ方向において１００ｍｍよりも多く移動するがｙ方向においては３ｍｍ未満しか移動しない故に、方程式２は変形されなかったことに注目すべきである。熱によって生起するマイクロプレート２０６及び光学エンコーダの膨張が全体の規模の３３分の１以下であり得るので、ピッチ変化はｙ方向において重大に考慮されない。一般的なガラスの１℃毎に１００万分率で５未満の膨張係数及びシステム温度における０．５℃変化の故に、マイクロプレート２０６のｘ方向寸法は、２５０ｎｍ未満変化し得る一方で、ｙ方向寸法は８ｎｍしか変化し得ない（注記：これは、マイクロプレート２０６がガラスの底部プレートを有していることを仮定している）。前者は、１７０ｎｍ未満のマイクロプレートの位置要求に影響するが、後者は影響しない。従って、ｙ方向における膨張を無視することは容認される。しかし、ｙ方向のさらに長い走査が使用されてプレート位置を評価する様にシステムがデザインされている場合または更に精密な位置補正が要求された場合、同様のピッチ変化項が方程式２に包含され得ることが理解されるべきである。
【００３４】
従って、方程式６から、列各々に対する平均ｘシフト（１６個またはそれ以上のデータ点の平均）対公称列ｘ位置をプロットした場合、ピッチ変化が存在するならばこのプロットは傾きを有し、２つの測定の間でピッチ変化が一定に保たれたならば、その傾きはないであろう。このことは、図２０に示されている。当該ピッチ変化は、この直線の傾きΔφであり、負の傾きはマイクロプレート２０６が見かけ上収縮したことを示し、正の傾きはマイクロプレート２０６が見かけ上膨張したことを示す（注記：ｙ軸におけるこの直線のオフセットは、全体のｘシフト＜Δｘ＞である）。もちろん、これは、マイクロプレート２０６の膨張／収縮だけの故だけではあり得ず、ＸＹ並進ステージ２０８上の位置エンコーダの膨張／収縮の故でもあり得る。
【００３５】
これらの位置変位パラメータ群、＜Δｘ＞、＜Δｙ＞、Δθ、チャンネル各々に対するｄｅｌａｙi及び微小なピッチ変化Δφが計算された後、これらのパラメータ群が使用されてマイクロプレート２０６の後続の新しい走査軌跡が判定される（ステップ１１４）。これらのパラメータ群から様々なエラー統計が計算されて、新しい走査軌跡が十分に正確かまたはマイクロプレート２０６の位置調整の向上のためにインタラクションが要求されているかが判定され得る。例示的な統計は、方程式７から与えられる。
【００３６】
【数７】
0005399250.tif 000008
ここで、
【００３７】
【数８】
0005399250.tif 000009
である。
【００３８】
この特定の方程式は、マイクロプレート２０６上の４つの隅のバイオセンサ２０６（Ａ１、Ｐ１、Ａ２４、Ｐ２４）の最悪のベクトル変位を表している。この場合において、変位は、既知のプレート回転Δθ及びピッチエラーΔφに変化に従って、既知の＜Δｘ＞及び＜Δｙ＞によって計算される。計算された変位は、マイクロプレート２０６上の最悪の変位エラーを表しおり、走査方向におけるマイクロプレート２０６及び／またはステージエンコーダのシフト及び回転、並びに熱膨張を推測する。
【００３９】
上述の方法の正確性をテストするため、いくつかのマイクロプレート２０６の位置が測定された。データは、能動的な位置補正を伴って及びそれを伴わないでの両方において得られた。ヒストグラムの形式で示された位置エラーの結果は、図２１（能動的なマイクロプレート位置調整なし）及び図２２（能動的なマイクロプレート位置調整あり）において提供される。能動的なマイクロプレート位置補正無しでは、マイクロプレート２０６の除去／再挿入事象が、ＸＹ並進ステージ２０８のマウント装置内のマイクロプレート２０６の位置の全体的なシフト及び回転を生起する。しかし、これらの移動が上述された方法で測定されて補正された場合、その後のマイクロプレート２００の位置変位は、２００ｎｍ未満に維持される。
【００４０】
さらに、図２３Ａ−２３Ｄは、この能動的プレート位置調整方法の結果として、マイクロプレートの除去／再挿入事象によって生起される波長シフトが小さく維持され得ることを証明している。図２３Ａは、９２回のプレート除去／再挿入事象に対するマイクロプレート２０６内の３８４個のウェル全ての波長シフトの平均値のヒストグラムを示している。図２３Ｂは、同一の除去／再挿入事象に対する、マイクロプレート２０６内の３８４個のウェルに対する波長シフトの標準偏差のヒストグラムを示している。図２３Ｃ及び図２３Ｄは、同一のマイクロプレート除去／再挿入事象を示しているが、事象の番号としてプロットされた平均波長シフト及び標準偏差で示されている。図２３Ａ−図２３Ｄで補助的に示されているように、プレート除去／再挿入事象によって生起する波長シフトを特徴づける場合、適切な性能指数は３８４個のセンサに亘って観測される平均波長シフトではない。なぜならば、除去／再挿入事象によってマイクロプレート２０６に亘る任意の平均シフトが発生した場合、それらは、専用の参照センサまたはセンサ群の使用によって容易に除去され得るからである。むしろ、発生した波長シフトの散らばりすなわち標準偏差が、更に適切な性能指数である。様々なウェル群／バイオセンサ群２０２に亘る波長シフトの散らばりは、プレート除去事象によって生起された「ノイズ」を表し、それは、マイクロプレート２９６の表面におけるウェル／バイオセンサ２０２に依存する生化学的変化と区別がつけられない。従って、除去／再挿入事象によって生起した散らばりすなわち波長シフトの標準偏差を最小化することが、最も重要なのである。能動的な位置調整なしでは、ミクロン以下の位置シフトがピコメータ以下の波長シフトノイズ（標準偏差）を生起する。さらに大きな変位（数ミクロンよりも大きい）及びそれによる高いノイズレベル（数ピコメータよりも大きい）は、マイクロプレート２０６がプレートハンドリング装置によって測定の間に物理的に損傷するか、またはマイクロプレート２０６の著しい熱膨張もしくは収縮が起きた場合に発生し得る。しかし、図２３Ｂが示しているように、センサ変位を２００ｎｍ未満まで減少させる能動的な位置調整によって、０．２−０．４ｐｍの波長シフト内に標準偏差の代表値が観測される。このノイズレベルは、測定の間にプレート除去を伴っても、微小な分子結合事象が検出可能であることを意味する。
【００４１】
位置測定は、個別的なマイクロプレート２０６の除去／再挿入事象に対する能動的な補償に使用されることに加えて、段階的な事象に対する補償の補助のためにも使用され得る。マイクロプレート２０６が安定した温度にない場合、ＸＹ並進移動ステージ２０８のマウント内の膨張／収縮及びシフトの故に上述の変化がしばしば発生する。図２４は、能動的なプレート位置調整方法を使用した上記の様な時間依存追跡を示しており、所与のマイクロプレート２０６の熱的変化に関し、ＸＹ並進移動ステージ２０８内で、そのマイクロプレート２０６が、如何にゆっくり動き得かつ回転し得るかを示している（「非調整位置」ラベルに関連した細い線を参照）。しかし、本発明の能動的なプレート位置調整方法が使用されて、マイクロプレート２０６がその熱的に摂動された位置から元の位置まで調整されると、２００ｎｍ未満の任意のバイオセンサ２０２に対する結果的な位置エラーが維持され得る（「調整位置」ラベルに関連した太い線を参照）。この場合、マイクロプレート２０６の位置が毎分（または他の時間周期で）測定されて調整され得る。
【００４２】
上述したように、バイオセンサ２０２（四角形状の回折格子を有する）が図２５Ａに示された様にＸ及びＹ方向において走査された場合に、バイオセンサ２０２のＸＹ位置（及びマイクロプレート２０６の初期位置によって）が判定され得る。代替例として、バイオセンサ２０２が、図２５Ｂ−図２５Ｄの例に示された様な回折格子内に形成された角度を有するエッジ２５０２または無応答の角度を有するライン２５０４を有する場合に、バイオセンサ２０２のＸＹ位置（及びマイクロプレート２０６の初期位置によって）が、単一のＸ方向走査を使用することによって判定され得る（同一出願人による米国特許出願第１１／２１０，９２０号参照）。回折格子内に形成された角度のあるエッジ２５０２または無応答の角度のあるライン２５０４を有するバイオセンサ群２０２の使用は、様々な利点を有する。
【００４３】
１．単一の走査が使用されて、ＸＹ両方の測定が調整される故に、測定サイクルが迅速に行われ得る。その様にして、高速位置フィードバックが適用され得、高い測定スループット及びマイクロプレート２０６自体及び／またはＸＹ並進移動ステージ２０８の温度における変化によって生起させられるマイクロプレート２０６内の時間と共に変化する位置補正のための向上した能力が許容される。
【００４４】
２．マイクロプレートの回転が存在する場合でありかつＸＹ並進移動ステージ２０８に別個の回転アクチュエータがない場合、本明細書に記載された１６個の光ビームシステムに対して、個別のｙ測定において光ビームによって横切られたバイオセンサ群２０２の位置が歪まされ得る。この問題は、図２６を参照することによって説明され得、それは図の右部において見られ得る。ここで、マイクロプレート２０６が回転（斜めに）させられた場合、ｙ方向において走査された光ビーム２２４は、元の位置測定パスを移動せず、プレートの回転量（Δθ）に比例した量のエラーを有するであろう。実際、典型的なマイクロプレート２０６の幅が７５ｍｍ未満でありかつ回転量が１００μＲａｄ未満であり得る故に、バイオセンサ群２０２に対するビーム位置シフトが７．５ミクロン未満と同程度と導出されて、大きなプレート回転に対する調整（位置測定）信号の劣化が発生し得る。しかし、単一のｘスキャンが使用されて、角度のあるエッジ２５０２または無応答ライン２５０４を有するバイオセンサ群２０２を走査する場合、ｙスキャンは必要ない。このようにして、マイクロプレートの回転の影響は適切に除去され得、この特定の測定エラーが除去され得る。
【００４５】
図２７−２８に関連して以下で議論される異なった実施例において、基準マーク群（参照センサ群２５０）及び上述したサンプルバイオセンサ群２０２の両方を含むマイクロプレート２０６′も使用され得る（同一出願人の米国特許出願第１１／２１０，９２０号参照）。参照センサ群２５０は、角度があるエッジ（または無応答基準ライン）を必要としないが、図２５及び２６に関して上述されたのと同一の理由でこれらを有しているのが好ましいであろう。必要ならば、参照センサ２５０群は、マイクロプレート２０６′のウェル群の外側に配され得、界面化学、標的固定またはアッセイ処理において使用される化学試薬に曝されることが防止され得る。さらに、参照センサ群２５０は、エポキシによって覆われ得るかまたはマイクロプレート２０６′のいくつかの部分によって覆われ得、ダストやデブリからそれが保護されることが助成され得る。基本的に、参照センサ群２５０は測定実施中に、それらのエッジ群において変化を招き、従ってそれらの受信された位置におけるエラーを招き得る損傷または変化をさせられないように保護されるべきである。さらに、これらの別個の参照センサ２５０群のデザインにおける考慮事項は、それらが、サンプルバイオセンサ群２０２と同様の反射率及び波長を有するべきことである。このことは、光のパワー調節をすること無しに、光ビーム２２４の同一の走査が使用されて参照センサ群２５０及びサンプルバイオセンサ２０２群の両方がインターロゲーションされ得ることを保証する。
【００４６】
このタイプの（参照バイオセンサ群２５０及びサンプルバイオセンサ群２０２を含む）マイクロプレート２０６′が使用された場合、以下のインターロゲーション方法２８００が、本発明の第２の実施例に従って実施され得る（図２８参照）。方法２８００は、以下のステップを含む：（ａ）マイクロプレート２０６′をホルダ上に配置するステップ（ステップ２８０２）；（ｂ）マイクロプレート２０６′内の基準マーク群／参照センサ群２５０の行に亘って光ビームを走査してマイクロプレート２０６′の第１の位置判定するステップ（ステップ２８０４）；（ｃ）マイクロプレート２０６′内のバイオセンサ２０２の行に亘って光ビームを走査してインターロゲーション波長／角度測定値の第１のセットを取得するステップ（ステップ２８０６）；（ｄ）当該ホルダからマイクロプレート２０６′を除去するステップ（ステップ２８０８）；（ｅ）マイクロプレート２０６′を当該ホルダ上に再挿入するステップ（ステップ２８１０）；（ｆ）マイクロプレート２０６′内の基準マーク群／参照センサ群２５０の行に亘って光ビームを再走査するステップ（ステップ２８１２）；（ｇ）マイクロプレート２０６′の当該第１の位置と当該第２の位置とを比較することによって、マイクロプレート２０６′の位置変位を判定するステップ（ステップ２８１４）；（ｈ）走査軌跡を計算して当該マイクロプレートの当該位置変位を考慮するステップ（ステップ２８１６）；（ｉ）当該計算されたマイクロプレート２０６′内のバイオセンサ群２０２の行に亘る走査軌跡を使用して光ビームを再走査してインターロゲーション波長／角度測定値の第２のセットを取得するステップ（ステップ２８１８）；（ｊ）当該インターロゲーション波長／角度測定値の第１のセットと、当該インターロゲーション波長／角度測定値の第２のセットとを比較して、マイクロプレート２０６′内に位置する１または複数のバイオセンサ２０２において生体基質が存在するか否かまたは生体分子事象が生起しているか否かを判定するステップ（ステップ２８２０）（注記：これらの結果は記録、出力されるかまたは人間のオペレータに表示される）。例示的な光インターロゲーションシステム２００が使用されて、この本発明の特定の方法２８００が実行され得る。
【００４７】
本発明の両方の実施例において、同一の光ビーム２２４が使用されて、インターロゲーション測定群及び位置（基準）測定群が実行されるべきことが注意されるべきである。光ビーム群２２４の機械的移動がマイクロプレート２０６及び２０６′と相対的に発生する場合、この相対的な移動が基準測定によってキャリブレーションされ得る故に、同一の光ビーム群２２４が使用されるべきである。この光ビーム群２２４の機械的移動は、ＸＹホルダ（またはマイクロプレート２０６及び２０６′）の熱膨張もしくは収縮並びに／またはマイクロプレート２０６及び２０６′の再挿入処理の故に生起し得る。しかし、個別の位置／基準光学測定システムが使用された場合、この特定の利点は失われてしまうであろう。例えば、個別のカメラが使用されて、位置測定プロセス中に参照センサ群／基準群／角度のある非応答ライン群の像が取得されてマイクロプレート２０６及び２０６′の位置が判定される場合である。その結果、相対的な動きがカメラと光ビーム群との間、カメラとマイクロプレート２０６及び２０６′との間並びに光ビーム群とマイクロプレート２０６及び２０６′との間に発生すると仮定される。最後のものは、参照センサ群／基準群角度がある非応答ライン群のカメラ測定によっては観測されないので、補正することができない。従って、反射インターロゲーション測定群を実行するのと同一の光ビーム群２２４を、位置（基準）測定群を実行するために使用することは、本質的に有利なのである。
【００４８】
さらに、本明細書内の図が、バイオセンサ２０２がスペクトルでインターロゲーションされるという仮定に基づいて表わされていることに留意すべきである。このことは、バイオセンサ２０２が、固定された入射角において広帯域スペクトル源によってインターロゲーションされかつ波長が反射ビーム群２２６において検出されることを意味する。よって。当該源は広域スペクトル源でありかつ検出器はスペクトルメータの様な波長に敏感な検出器である。しかし、本発明が、角度インターロゲーションアプローチにも拡張されることが可能であることが理解されるべきである。その場合、バイオセンサ２０２は、異なった角度において単色光でインターロゲーションされ、共鳴角度が反射ビーム群２２６内で検出されるであろう。
【００４９】
走査が、スキャンされたバイオセンサ群１０２から連続的に取得された反射波長及びパワーのデータの組み合わせ（assembling）によってバイオセンサ群１０２の画像が形成されることを可能とすることに留意すべきである。しかし、位置を測定するため、再配置位置の測定するため及び／またはバイオセンサ群２０２をインターロゲーションするために、走査を使用する必要がない本発明の構成が存在することに留意すべきである。１つの例示の非走査システムは、図２９に関連して以下で示されて議論されるビジョンシステム２９００である。基本的に、ビジョンシステム２９００は、バイオセンサ群２０２、光ビーム群２２４及び／または基準群の画像を位置敏感型検出器２９０２（例えばＣＣＤカメラ２９０２、光検知システム２９０２）を使用して形成するだろう。特に、示された様な例示的なビジョンシステム２９００は、波長可変レーザ２９０４を有し、それは、光ビーム２９０６が出力されてレンズ２９０８及び２９０９によってコリメートされ、ミラー２９１０によって反射されてマイクロプレート２０６の底部が照光され得るように、光ビーム２９０６を光ファイバ２９０７内へ照射する（注記：コンポーネント２９０４、２９０７、２９０８、２９０９及び２９１０は、効率的にイメージングシステム２９１１を形成する）。例示的なビジョンシステム２９００は、カメラ２９０２も含み、それは、ビームスプリッタ２９１４からのマイクロプレート２０６の底部から反射された光ビーム２９１２を受信する。さらに、例示的なビジョンシステム２９００は、コンピュータ２９１６（または他のタイプのプロセッサ２９１６）を含み、それは、カメラ２９０２からの画像を受信して、基準群２５０２及び２５０４、参照センサ群２５０及び／またはバイオセンサ群２０２の位置、並びにバイオセンサ群２０２によって反射された波長の両方を、走査動作の必要無しに測定する（注記１：バイオセンサ群２０２だけがマイクロプレート２０６内に示されている）（注記２：ビジョンシステム２９００は、マイクロプレート２０６内の全てのバイオセンサまたは特定のバイオセンサを照光可能である）。実際、コンピュータ２９１６は、記録されたデータを処理して、上述した走査方法１００及び１８００と同一の態様で、基準群２５０２及び２５０４、参照センサ群及びまたはバイオセンサ群２０６のエッジ群を探索し得る。マイクロプレート２０６が、ホルダ２０８から除去されて再挿入された際、位置測定値の第２のセットが生成され得、上記された走査方法１００及び１８００に使用されたのと同一のプレート位置情報（Δｘ，Δｙ，Δθ，ｄｅｌａｙi及びΔφ）が計算され得る。その後、マイクロプレート２０６またはカメラ２９０２の位置を調整するためにプレート位置情報が使用されてバイオセンサ群２０２の位置変位が最小化／補正され、ビジョンシステム２９００が使用されて第２の波長測定値が記録され得る。例示的なビジョンシステム２９００に関連する基本構成及びいくつかの追加コンポーネント群に関して、参照は米国特許出願第１１／７１１，２０７号（発明名称「Swept Wavelength Imaging Optical Interrogation System and Method for Using Same」（この内容は参照されることによって本明細書に包含されている））によって形成される。
【００５０】
上述より、光インターロゲーションシステム２００（または方法１００及び２８００を実施可能な他の光インターロゲーションシステム）が、微小直径の光ビーム（例えば０．１ｍｍ）を通常は使用して、バイオセンサ群２０２（及び、使用されるならば、参照センサ群２５０）を空間的に走査することが理解されるべきである。このような光ビーム２２４は、マイクロプレート２０６の行内の全てのバイオセンサ２０２すなわち３８４ウェル形式のマイクロプレート２０６対して２４個のセンサ要素を横切る。従って、マイクロプレート２０６の全体が走査される際、光インターロゲーションシステム２００は、光ビーム２２４がバイオセンサ２０２を外れているときには０に近く、光ビーム２２４がバイオセンサ２０２上にある際は、バイオセンサ２０２の反射性によって最大にされる走査位置に応じた反射パワーを受信する（図５を参照）。従って、これらの走査中の０から最大への反射パワーの遷移によって、バイオセンサ群２０２の位置を推測することが可能なのである。米国特許出願第１１／２１０，９２０号に記載されているように、センサ位置群における２次元情報を取得すべく、三角形のまたは台形のバイオセンサ群２０２の様な走査方向に対応した角度におけるいくつかの基準特徴群／エッジ群と組み合わせられた１次元走査が使用され得る。一度、マイクロプレート２０６が走査されると、バイオセンサ群２０２の位置が記録され得る。マイクロプレート２０６の後続の測定群または再挿入群において、当該プロセスが繰り返され、バイオセンサ２０２の新しい位置群が以前の位置群と比較される。マイクロプレート２０６上の全てのバイオセンサ２０２は、複数の光ビームを使用することによって走査され得、例えば、１６本の光ビーム２２４が使用されて、３８４ウェルのマイクロプレート２０６の１６個の行がインターロゲーションされ得る。
【００５１】
本発明において、如何にしてこの位置情報及び特に位置変化データを処理して、光ビーム２２４の位置またはマイクロプレート２０６の位置に補正を適用し得るかが詳細に示されている。特に、計算された位置情報は、ｘにおける全体的な変位、ｙにおける全体的な変位及びプレートの回転を含む。光インターロゲーションシステム２００のハードウェアデザインに依存して、マイクロプレート２０６の異なった行を走査する光ビームに対する位相遅延が計算され、さらに場合によっては、バイオセンサ２０２とバイオセンサ２０２とのピッチが計算され得て、熱膨張に対応し得る。さらに、ピクセレーションに関連するバイオセンサ群２０２の位置の判定における非直線性が十分に小さく維持され得るように、反射パワーの十分に微小な空間サンプリングを使用することが如何に重要であり得るかに関しての説明が本明細書内で提供されている。
【００５２】
本発明の複数の実施例が添付の図面において表わされ、上述の詳細な説明において説明されてきたが、本発明が当該開示された実施例に制限されず、上述されかつ以下のクレームによって画定された本発明の趣旨から逸脱することなく、多数の再構成、変形及び置換が可能であることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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